[发明专利]一种Mn4+掺杂氟化物红色荧光粉材料的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED用荧光粉材料制备技术领域，具体涉及一种能被蓝光LED芯片有效激发的氟化物红色荧光发光材料的表面改性方法。

背景技术

与传统的照明光源白炽灯和荧光灯相比，白光LED具有发热量低、耗电量小、响应快、无频闪、寿命长等突出优点，被誉为新一代的固态照明光源。当前，主流商用白光LED是由蓝光InGaN芯片与黄色荧光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)组合而成，其原理为荧光粉YAG:Ce³⁺吸收芯片发出的部分蓝光(440～460nm)后发射黄光(490～550nm)，并与未被吸收的蓝光混合形成白光。由于黄色荧光粉YAG:Ce³⁺光谱中缺少红光成分，导致器件色温较高(CCT>4000K)、显色指数较低(CRI,Ra<80)，难以满足室内照明以及宽色域液晶显示(LCD)背光源的要求。为改善白光LED的光色性能，需要向器件中添加适量的红色荧光粉。

目前商用红色荧光粉主要是Eu²⁺掺杂的氮化物，如Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺、CaAlSiN₃:Eu²⁺、SrLiAl₃N₄:Eu²⁺等。此类荧光粉热稳定性好，但发射光谱过宽，主发射峰超出人眼敏感区域，影响白光LED器件的辐射流明效率。

Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉已有许多报道，主要包括A₂MF₆:Mn⁴⁺、BMF₆:Mn⁴⁺、A₃NF₆:Mn⁴⁺系列类型，大部分都具有较高的发光强度、良好的热稳定性，有望应用到白光LED上。由于过渡金属离子Mn⁴⁺具有独特的3d³外层电子构型，Mn⁴⁺掺杂的氟化物荧光粉在300～400nm近紫外区和400～500nm蓝光区有较强的吸收，在610～650nm范围有多处锐线窄带发射峰。该类荧光粉的最强吸收峰与LED蓝光芯片发射峰(450～470nm)相匹配，发射峰位于肉眼敏感的红光区，是理想的白光LED用红光材料。

但是Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉在高湿度环境下不稳定，严重影响白光LED的使用寿命[Nguyen H D,Lin C C,Liu R S.“Waterproof Alkyl Phosphate Coated Fluoride Phosphors for Optoelectronic Materials[J].Angewandte Chemie International Edition”,2015,54(37):10862.]。此外，氮化物红色荧光粉同样存在不稳定的问题，影响粉体发光效率[Tsai Y,Nguyen H,Lazarowska A,et al.“Improvement of the Water Resistance of a Narrow‐Band Red‐Emitting SrLiAl₃N₄:Eu²⁺Phosphor Synthesized under High Isostatic Pressure through Coating with an Organosilica Layer”.Angewandte Chemie,2016,55(33):9652.]。当前，如何在不明显降低发光效率的基础上，提高荧光粉的抗湿性能有待进一步的研究。因此提高红色荧光粉的耐湿性能，可以延长白光LED的使用寿命，符合节能环保的要求，具有非常重大的现实意义。

发明内容

由于锰(Mn⁴⁺)掺杂氟化物红色荧光粉材料的耐湿性较差，在高温高湿度环境下容易发生水解，导致荧光粉发光强度减弱，CIE色坐标漂移，降低了LED的使用寿命。为了改善Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉材料的耐湿性能，需要对Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉材料进行表面改性，在材料的表面包覆有机材料薄层，形成耐湿保护层。